Med ny laseravbildningsteknik kan forskare effektivt avgöra om donatorhjärtan är lämpliga för transplantation

En ny laseravbildningsteknik kommer förhoppningsvis att avgöra vilka donatorhjärtan som är lämpliga för transplantation och vilka som kommer att leda till dåliga resultat, fann en grupp franska forskare nyligen. I sällsynta fall kräver det inte kranskärlsangiografi eller användning av kontrastmedel som kan skada det transplanterade hjärtat. Preliminära resultat har publicerats i aprilnumret 2023 av Journal of Biomedical Optics (JBO).
Med ny laseravbildningsteknik kan forskare effektivt bestämma donatorhjärtats lämplighet för transplantation
Laser scatter imaging möjliggör visualisering av vaskulära detaljer av bankande donatortransplantationshjärtan för in vitro viabilitetsbedömning (bildkredit: Plyer et al. forskare, JBO)
Baserat på tidigare erfarenheter är allvarlig kranskärlssjukdom (CAD) en avgörande faktor för huruvida primär transplantatsvikt och tidig död kommer att inträffa efter hjärttransplantation. Och i takt med att kriterierna för donatorpopulationen utökas, blir vikten av hjärtscreening innan hjärttransplantation allokering mer framträdande. Med en lång väntelista för hjärttransplantation finns det ett akut behov av att hitta sätt att screena donatorhjärtan (donatorhjärtan) för att fastställa deras livsduglighet och potentiella komplikationer.
Men invasiv kranskärlsangiografi, som för närvarande anses vara "guldstandarden" för utvärdering av givarhjärta, utförs faktiskt bara i cirka en tredjedel av givarhjärtan. Ex vivo perfusionsstudier (ESHP) kan utföras efter att donatorhjärtat har avlägsnats från donatorn, och kontrasten som används i denna metod gör att hjärtat degenererar.
På grund av detta har forskare letat efter en mer optimal metod för att bättre bevara hjärtat.
Det tidigare nämnda franska teamet undersökte nyligen en beröringsfri laserspridningsbaserad avbildningsteknik som kan bedöma strukturen och funktionen hos hjärtats blodkärl utan behov av kontrast. Forskarna etablerade laserspridningstekniken Orthogonal Contrast Imaging (LSOCI) för selektiv detektering av multipel spridning av rörliga röda blodkroppar. Lasern är fokuserad på donatorhjärtat och det bakåtspridda ljuset från de rörliga partiklarna kan observeras med kameran, vilket ger en suddighetseffekt som kan användas som kontrast mellan blodkärlen och den omgivande vävnaden.
Som en optisk teknik för fullt fält, möjliggör LSOCI skapandet av högupplöst avbildning av hela hjärtats perifera kärl med realtidsavbildningskapacitet. Professor Elise Colin från universitetet i Paris Saclay, Frankrike, förklarade i ett uttalande från International Society for Optics and Photonics (SPIE), "Den optiska tekniken tillåter högupplöst avbildning av hela hjärtats perifera kärlsystem i realtid. "
För att validera detta tillvägagångssätt utvecklade forskarna en klinisk modell för att studera kranskärlscirkulationen i donatorhjärtat före transplantation. De monterade sedan en laser och kamera på en ledad arm fixerad ovanför en perfusionsmodul (innehållande donatorhjärtat) för att generera och analysera ett snabbt föränderligt fläckmönster.
För att övervinna utmaningarna med att spåra kärlsystemet på grund av det bankande hjärtat optimerade forskarna ytterligare en metod som kallas "multi-cycle enhanced signal-to-noise ratio" (MPE-SNR). Med tiden tog de en serie bilder och byggde ett ramverk för att avbilda kärlsystemet på liknande platser i hjärtat. Varje bild i sekvensen optimerades sedan genom att använda andra bilder, vilket minskade brus och förbättrade detaljer.
De optimerade bilderna representerar kärlsystemet vid olika tidpunkter. Det var med hjälp av en serie sådana bilder som forskarna visualiserade kärlsystem så små som 100 mikron på några sekunder och visade exakt blodcirkulationen. I framtiden kommer denna teknik förhoppningsvis att användas för att identifiera myokardperfusionsavvikelser, samt karakterisera underliggande hjärtsjukdom (t.ex. kranskärlssjukdom).